火山喷发间歇期沉积岩层古沉积环境的地球化学示踪与判别

火山喷发堆积保存期古地理环境(陆上、水下)是影响火山岩油气储层发育的关键因素之一。基于火山喷发间歇期薄层沉积岩层具有沉积特征,其蕴含的微量元素地球化学特征与沉积期的氧化-还原环境密切相关,对古地理环境具有重要的指示意义。因此,通过火山喷发间歇期薄层沉积岩层岩心微量元素分析,可间接判断同一地质时期火山岩的堆积保存古地理环境(陆上、水下)。以新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统哈尔加乌组火山喷发间歇期薄层泥岩、粉砂岩等沉积岩层为实例,通过泥岩、粉砂岩等岩心主、微量元素分析,采用总结归纳的U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co、V/Sc、V/(V+Ni)、Cu/Zn、Fe^(3+)/Fe^(2+)、Sr/Ba、V/Zr和B/Ga等11项用以示踪判识细粒沉积物沉积古环境的主、微量元素地球化学参数图版标准,判断哈尔加乌组火山喷发间歇期沉积岩层沉积期的氧化-还原环境,从中推断哈尔加乌组火山岩喷发堆积保存时的古地理环境(陆上、水下)信息。对哈尔加乌组火山喷发间歇期泥岩、炭质泥岩和粉砂岩在纵向上演化特征类似的V/(V+Ni)、V/Sc、Sr/Ba、V/Cr、V/Zr、Cu/Zn和B/Ga等7类微量元素地球化学参数指标研究表明,泥岩、炭质泥岩和粉砂岩等沉积岩层主要沉积于水下还原环境以及滨浅湖频繁水、陆过渡环境;推断与其同一地质时期的火山岩主要喷发堆积保存于水下环境,也存在频繁水、陆过渡复杂沉积成因环境。

马朗凹陷芦草沟组页岩油储层成岩演化与溶蚀孔隙形成机制

通过场发射环境扫描电子显微镜、X射线衍射等试验手段,对三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组页岩油储层成岩演化特征与溶蚀孔隙形成机制进行研究。结果表明:二叠系芦草沟组泥页岩为低孔、特低渗储层,主要经历了压实、胶结、交代以及溶解等成岩作用;有机质热演化与无机矿物成岩演化在时空上相对应,有机质生烃高峰、孔隙度高值区、伊利石含量高值区在同一深度出现;生烃过程形成的酸性流体溶解不稳定矿物,形成溶蚀孔隙,同时为伊利石化提供K+;矿物溶蚀孔和有机质残留孔是页岩油重要的储集空间,伊利石化可加速钾长石溶解,并造成矿物的体积收缩,对储集空间的形成具有明显促进作用;泥页岩中溶蚀孔隙的形成与有机质生烃、油气初次运移同步。

三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组泥页岩系统地层超压与页岩油富集机理

通过岩心和薄片观察、流体压力特征和地球化学指标分析,探讨三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组泥页岩系统地层超压形成的原因以及页岩油富集机理。研究表明,芦草沟组页岩油是烃源岩在低成熟—成熟早期演化阶段生成的液态烃,具有高密度、高黏度的物性特点;烃源岩厚度大,渗透率低,造成流体启动阻力增大,油气不具备大规模向外排运的条件而滞留在源岩层中,其为超压形成的主要原因。芦草沟组泥页岩生烃潜力大,源内储集空间发育,是其生成的油气滞留其中的基础;生烃造成的地层压力不足以突破油气运移的阻力,是页岩油富集的直接原因。页岩油的富集程度受控于不同岩相在不同演化阶段的生烃、储烃能力。

三塘湖盆地马朗凹陷二叠系条湖组凝灰岩致密储集层形成与分布

通过对三塘湖盆地马朗凹陷二叠系条湖组凝灰岩样品主量与微量元素分析、薄片观察、阴极发光和扫描电镜观测,结合马朗凹陷古地形的恢复,研究了条湖组凝灰岩致密储集层的形成及分布特征。条湖组凝灰岩样品分析显示为中酸性,是火山喷发旋回末期的产物。凝灰岩储集岩共有玻屑凝灰岩、晶屑玻屑凝灰岩和泥质凝灰岩3种岩石类型,玻屑凝灰岩储集物性最好,晶屑玻屑凝灰岩其次,泥质凝灰岩最差。玻屑凝灰岩平面上主要分布在中远火山口带,垂向上主要分布在凝灰岩段的中—下部;晶屑玻屑凝灰岩平面上主要分布在近火山口带,垂向上也主要分布在凝灰岩段的中—下部,且多与玻屑凝灰岩呈互层;泥质凝灰岩平面上主要分布在远火山口带,垂向上主要分布在凝灰岩段的上部。凝灰岩的岩石类型受距离火山活动带的远近控制,其厚度分布受火山活动带和沉积古地形共同控制,火山活动带两侧的沉积洼地是凝灰岩分布的主要部位。预测马朗凹陷条湖组凝灰岩发育5个厚度中心,最厚可达40余米。

马朗凹陷芦草沟组页岩油流体压力与初次运移特征

通过源岩内流体压力特征分析、地球化学分析和岩心、岩石薄片观察等方法,对马朗凹陷芦草沟组页岩油的初次运移特征进行分析。结果表明:马朗凹陷芦草沟组虽然基质孔隙小,但孔隙度并不很低,是油气储集的主要空间,石油为源内自生自储,极好的源岩层又是产油层;芦草沟组页岩油是烃源岩在低成熟—成熟早期阶段生成的,由于源岩层渗透性较差,油气不具备大规模向外排运的条件而滞留在源岩层中未发生大规模排烃,仅断裂带附近芦草沟组烃源岩生成的石油向外排运明显,大部分地区页岩油只有源内小尺度的初次运移,并且其中的云质岩外来烃最明显;源岩内大量石油滞流是超压形成的主要原因。

新疆三塘湖盆地马朗凹陷中二叠统芦草沟组泥页岩层系SiO2赋存状态与成因

为了弄清新疆三塘湖盆地马朗凹陷芦草沟组泥页岩层系中SiO_2对储集层物性、脆性等特性的影响,通过全岩和黏土矿物X衍射、岩石力学性质、阴极发光、扫描电镜及电子能谱等实验手段对其中SiO_2的赋存状态进行了研究,初步探讨了SiO_2不同形态赋存的机理,并在此基础上探究了石英含量对储层的影响。研究表明:凝灰岩、泥页岩和粉砂质泥岩中二氧化硅多以非晶态形式存在。二氧化硅在凝灰岩中多呈不规则球粒状,而在泥页岩和粉砂质页岩中无固定形态。凝灰质泥岩、凝灰质白云岩和白云岩中二氧化硅呈现一定的晶体形态。在凝灰质泥岩中,二氧化硅以自生石英形态聚集呈条带状,在凝灰质白云岩中则以自生石英形态发育于孤立的孔、洞之中,而白云岩中二氧化硅只能生长成Opal-A/Opal-CT阶段。凝灰质成分及其脱玻化作用为自生石英的生长提供了二氧化硅和生长空间,是控制SiO_2赋存状态的根本因素。此外,储集层孔隙度、渗透率和抗压强度都与石英含量呈一定正相关性,泊松比则与其呈负相关性。

马朗凹陷芦草沟组致密储集层复杂岩性识别

优选了对岩性敏感的自然伽马、中子、密度和声波时差等测井曲线,建立了马朗凹陷芦草沟组复杂岩性识别交会图版,校正单井岩性剖面,并分析了致密储集层的特征。应用自然伽马、声波时差与重构曲线(视石灰岩中子孔隙度与密度孔隙度之差曲线)建立的综合岩性识别图版,识别出泥岩、凝灰质泥岩、灰质泥岩、泥质白云岩等12种主要岩性。研究结果表明,马朗凹陷芦草沟组源内致密储油层主要受岩性组合控制,其中,泥岩夹(薄层)灰质泥岩、白云质泥岩或者以灰质泥岩、白云质泥岩为主的岩性,为该区最有利岩性组合,含油性最好。

马朗凹陷芦草沟组泥页岩储层含油性特征与评价

通过泥页岩常规岩芯与密闭取芯的地球化学分析、物性分析、压汞实验分析等,评价马朗凹陷二叠系芦草沟组泥页岩储层的含油性,结合试油情况,研究其富油机制以及有利储层分布特征。结果表明,芦草沟组泥页岩储层含油性受有机质丰度和孔隙度影响,有利层段总有机碳要大于4%,孔隙度大于3%。体积含油率比含油饱和度更能准确表征泥页岩的含油性,油层要求含油率大于1%。压汞分析显示,泥页岩的储层富油机制与常规砂岩不同,包括未运移烃类的就地滞留富集和经历短距离初次运移在与优质源岩临近的次源岩层系中富集两个过程。芦草沟组页岩油的富集受岩性组合类型的影响,以泥岩为主,夹(薄层)泥质灰岩、泥质白云岩或者以灰质泥岩、白云质泥岩为主,为该区最有利岩性组合,含油性最好,对应于深湖—半深湖的沉积环境。

马朗凹陷芦草沟组源岩油储集空间特征及其成因

通过场发射环境扫描电子显微镜,背散射电子衍射,X射线能谱,X衍射等分析手段对马朗凹陷芦草沟组源岩油储层储集空间类型及其特征与成因进行研究。结果表明,该区源岩层的储集空间可分为5大类:原生孔,包括粒间孔、晶间孔;次生溶蚀孔隙,包括粒间溶蚀孔、粒内溶蚀孔、溶蚀缝和基质型溶蚀孔隙;有机质热演化生烃残留孔;裂缝,包括构造缝和非构造缝;纹层间由于岩石物理性质差异形成滑脱缝和破裂缝。从微观孔隙结构分析,各类微孔隙、微裂缝是源岩中烃类的主要储集空间,裂缝、微裂缝起主要的输导作用,改善储层渗透性。

三塘湖盆地马朗凹陷二叠系油气运移机制与页岩油富集规律

三塘湖盆地马朗凹陷发现的二叠系芦草沟组页岩油,具有较好的油气资源潜力,其形成与富集机理与常规油气藏有很大差异。页岩油运移机制是页岩油形成机理的重要部分,在岩心观察、薄片鉴定结合地球化学分析化验及地质条件综合分析的基础之上,重点研究了页岩油运移的动力、通道、方向、距离和效率等方面。结果表明,页岩油在源内的运移效应不明显,油气的富集非源内规模性运移聚集结果;油气垂向向源外的运移效应较为显著,活动的大规模断裂会降低源内页岩油丰度。页岩油的初次运移以生烃造成的地层超压为动力,通过干酪根网络、纹层间及微裂缝发生了小尺度的运移,油气大部分滞留原地,运移效率极低。在输导断裂发育的地区,泥页岩生成的油气发生了垂向向上的二次运移,在芦草沟组上覆地层聚集成藏。页岩油的这种运移机制决定了页岩油连续分布、油水分异差、油气聚集不受构造控制及断裂活动区油气丰度较低的特点。

三塘湖盆地马朗凹陷石炭系火山岩系油气成藏主控因素及模式

三塘湖盆地马朗凹陷石炭系主要发育两套烃源岩,分别为哈尔加乌组上段和哈尔加乌组下段,油气藏形成的源控作用十分明显。通过烃源岩和原油地球化学的分析以及油源对比,发现不同类型原油的形成与分布严格受控于对应源岩的分布范围。分析表明,马朗凹陷石炭系火山岩系油气成藏的主控因素是优质烃源岩、强充注油源断裂和有利火山岩相带的合理配置。根据烃源岩与储层的配置关系,石炭系油气藏的形成可以概括为两种模式:一种为风化壳型成藏模式,油气聚集在石炭系火山岩顶部受风化淋漓作用改造的优质储层中,其中的油气来自下部烃源岩,运移通道为与烃源岩相沟通的油源断裂;另一种模式为内幕型成藏模式,储层为流体溶蚀改造的储层,其中聚集的油气来自邻近火山喷发间歇期沉积的炭质泥岩。

新疆东北部三塘湖盆地马朗凹陷西山窑组层序地层格架及沉积相预测

综合应用岩芯、测井、三维地震等资料,对新疆东北部三塘湖盆地马朗凹陷西山窑组层序地层特征及沉积相进行系统研究。结果表明,西山窑组共识别出3个三级层序界面,将西山窑组分为2个三级层序(SQ1、SQ2),识别出4种主要的沉积体系:即辫状河三角洲、辫状河、冲积扇及湖泊沉积体系。在层序格架内,应用属性分析、频谱分解等技术对马朗凹陷主要勘探层系西山窑组SQ1层序低位域砂体的分布进行刻画,并以此为依据,进一步研究了马朗凹陷SQ1层序低位域沉积相的平面展布特征及演化规律,最终建立了该时期沉积发育模式,为油田的勘探开发提供了地质依据。

马朗凹陷芦草沟组泥页岩储层微观孔隙特征及地质意义

通过CT扫描、比表面积及孔径分析、脉冲渗透率测试等实验手段,对马朗凹陷芦草沟组泥页岩储层微观特征及其地质意义进行研究。芦草沟组泥页岩微观储集空间类型多样,大小在几纳米到十几微米不等,其中以宏孔为主,无机矿物和有机质中均可发育较大孔隙;芦草沟组二段中部的微孔隙开放程度最高,岩石基质渗透性也相对最好;黏土矿物可明显增加岩石的比表面积,碳酸盐岩、长石的质量含量与比表面积成反比,有利于分布集中、直径较大的孔隙形成。石英(包含自生石英)可通过增强泥页岩的脆性形成微裂缝,抵抗压实作用保护微孔隙,明显改善了泥页岩物性,其有利作用要大于因自生石英形成而阻塞孔隙产生的不利影响。马朗凹陷芦草沟组泥页岩的微观地质条件有利于游离态页岩油的富集与渗流,是该区建成页岩油产能的重要微观地质原因。

三塘湖盆地马朗凹陷石炭系火山岩系烃源岩识别与预测

对三塘湖盆地马朗凹陷主要探井的岩心进行了观察、取样,明确了烃源岩区别于火山岩尤其是凝灰岩的测井响应特征,并通过地质背景与实际井震对比分析,以火山岩与烃源岩的共生关系为依据,通过数学计算模型预测了本区石炭系各主要源岩层系的烃源岩分布。研究结果表明,本区火山岩系共发育两大类烃源岩赋存型式,在火山岩与烃源岩之间存在4种共生关系,测井—地震响应特征明显。石炭系哈尔加乌组和卡拉岗组火山岩与烃源岩的接触关系不同,分属2种不同的火山岩系烃源岩赋存型式,适用于不同的烃源岩厚度数学预测模型。烃源岩分布预测结果表明,卡拉岗组火山岩为陆上喷发,烃源岩空间上与火山岩相隔、独立、正常沉积,分布相对局限;哈尔加乌组火山岩为水下喷发,烃源岩分布广泛但在火山口之间形成多个次级厚度中心,平面分布非均质性较强。

马朗凹陷断裂—烃源岩空间配置关系与石油垂向运移特征

马朗凹陷的原油类型可以划分为3大类,Ⅰ类原油来自二叠系芦草沟组,Ⅱ类原油来自石炭系哈尔加乌组,Ⅲ类原油为Ⅰ与Ⅱ类原油的混源油。通过断裂活动强度、垂向输导断裂与烃源岩的匹配关系的研究,结合原油含氮化合物的分析资料,分析了马朗凹陷油气的垂向运移特征。研究表明,断层的断裂活动强度控制着油气的垂向运移能力,垂向输导断裂与烃源岩相匹配时,烃源岩生成的油气才能向上运移至上覆地层聚集成藏。二叠系芦草沟组烃源岩厚度中心附近的垂向输导断裂断穿侏罗系,所以,芦草沟组烃源岩生成的Ⅰ类原油可以运移至侏罗系聚集成藏,而石炭系哈尔加乌组烃源岩附近的断裂大都未断至二叠系和侏罗系,所以哈尔加乌组烃源岩生成的Ⅱ类原油未能运移到侏罗系聚集成藏,而主要在石炭系成藏。与断裂输导分析相配合,含氮化合物可以很好示踪油气的垂向运移方向,沿断裂从深层到浅层,原油含氮化合物总浓度逐渐降低,1,8DMC/1,3-DMC或1,8DMC/2,4-DMC值增大。

马朗凹陷火山岩成岩作用及其对储集层物性的影响

在大量岩心描述的基础上,结合室内岩石薄片鉴定、铸体薄片孔隙特征分析、显微照相及扫描电镜观察,对马朗凹陷上石炭统卡拉岗组火山岩储集层的岩石学特征及成岩作用进行了研究。结果表明:卡拉岗组火山岩岩石类型主要由玄武岩、安山岩和火山角砾岩组成;挥发分逸散作用、溶解作用、风化淋滤作用使储集层物性变好;充填作用使储集层物性变差;交代作用具有双重性,并且交代层位和矿物迁移后充填层位具有垂直分带的规律性,交代层位储集层物性变好。

三塘湖盆地石炭系火山岩储集性能

针对火山岩油气藏形成的特殊性,从油源条件、优质储集层的成因、构造背景等角度,重点分析了牛东油田上石炭统卡拉岗组火山岩油藏形成的控制因素。结果表明,牛东油田卡拉岗组火山岩油藏储集层岩性主要为安山岩、玄武岩,其次为火山角砾岩;溶孔、洞和裂缝是主要的储集空间类型;下伏的哈尔加乌组的暗色泥岩和碳质泥岩等烃源岩所形成的油气,通过断层向上运移到火山岩顶部,然后通过不整合面下的渗透层横向运移并聚集到局部构造的高部位,形成地层岩性油气藏;良好的储集条件、断裂通道、古构造背景以及充足的油源是控制油藏形成的重要因素。

新疆马朗凹陷油气二次运移模式及其勘探意义

针对三塘湖盆地马朗凹陷的石油地质特征,在石油地质分析化验资料及研究成果的基础上,根据油气二次运移的一般模式特征,采用动、静态结合、单项与多项结合的研究方法分析油气二次运移特征。结果表明,上二叠统芦草沟组泥质烃源岩在晚侏罗世开始大量成熟排烃;具有早白垩世末期和晚白垩世末期两次成藏关键时期;以断层、不整合面、裂缝与连通性地层为运移通道,以垂向运移、短距离运移、源内聚集为主,侧向运移为辅的油气运聚特征。油气二次运移模式表现为:中、新生界以背斜、断背斜、岩性型聚集模式为主,上古生界以断块、断阶、地层型聚集模式为主。研究成果经实践证明在勘探中具有重要的指导性。

马朗凹陷哈尔加乌组火山岩储集层特征

利用岩心、薄片、扫描电镜及物性资料,通过对三塘湖盆地马朗凹陷石炭系哈尔加乌组火山岩储集层特征的研究,得到以下认识:以玄武岩、安山岩及其过渡岩性为主;以溢流相为主,爆发相和火山沉积相次之;为中低孔、低渗透-特低渗透火山岩储集层;主要为水下喷发,原生孔隙不发育,通过岩浆期后成岩作用的改造,形成叠加在原生储集空间之上的交织在一起的孔、洞、缝构成本区的有效储集空间;由钠长石化、钠铁闪石化和菱铁矿化等现象证明了火山岩中碱性流体的存在以及碱交代作用的广泛发育;脱玻化作用、风化作用、构造作用、交代作用和溶解作用等对火山岩储集层的改造产生了至关重要的影响,是形成次生孔隙带的主要成岩作用,更是哈尔加乌组形成有效储集层的关键因素。

三塘湖盆地马朗凹陷石炭系火山岩储集层特征及影响因素

以牛东油田为例,利用岩心、薄片、扫描电镜、常规及特殊电测井资料,分析三塘湖盆地马朗凹陷火山岩储层的岩性特征、岩相分布、储集空间类型和岩石物性(包括孔隙度和渗透率)等因素.结果表明:该区含油气的火山岩主要为上石炭统卡拉岗组(C2k),岩性包括熔岩(安山岩和玄武岩)和火山碎屑岩,以熔岩为主,熔岩的平均孔隙度为10.6%,渗透率为2.37×10-3μm2;火山角砾岩类的平均孔隙度为11.3%,渗透率为1.88×10-3μm2,储集空间包括原生气孔、残余气孔、次生溶孔(以杏仁溶蚀孔、斑晶溶蚀孔为主)和裂缝等;火山岩的岩性、岩相及火山岩的次生改造是影响该区火山岩储集性能的重要因素.